Die Aktivierung des NLRP3 Inflammasoms durch RAN Peptide beim Morbus Huntington

Abstract

Neuroinflammation als ein treibender Faktor der Pathologie verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen spielt auch in der Pathologie von HD eine relevante Rolle. Durch die Entdeckung von RAN Translation, einem Mechanismus nonkanonischer RNA-strukturabhängiger Translation in HD ebenso wie im Kontext verschiedener anderer monogenetischer neurodegenerativer Erkrankungen wurde ein neuer Aspekt dieser und daraus resultierende verschiedentliche pathologische Prozesse im ZNS entdeckt. Wir konnten erstmalig diese beiden Prozesse mechanistisch miteinander verknüpfen und im Zellmodell eine Aktivierung des NLRP3 Inflammasoms durch als DAMP fungierende HD-RAN in einem J774.2 Mikroglia-Zellmodell zeigen. Dabei konnten wir eine Ereigniskette von peptidabhängiger Aufnahme durch Phagozytose, Aktivierung des NLRP3 Inflammasoms und Freisetzung von Zytokinen sowie partiellem peptidspezifischem Abbau der internalisierten RAN Peptide experimentell nachweisen. <br> Zunächst konnten wir in unseren Versuchen darstellen, dass RAN Peptide selektiv und im proteinspezifischen Ausmaß durch Mikroglia via Phagozytose internalisiert werden. Dieser Prozess ist durch Phagozytoseinhibition ebenfalls proteinspezifisch partiell inhibierbar. Die Fähigkeit von J774.2, die intrazytoplasmatischen RAN Peptide über Autophagie zu degradieren, unterscheidet sich zwischen den spezifischen RAN Peptide und scheint insbesondere für poly Ala und poly Cys deutlich reduziert zu sein, woraus sich eine kontinuierliche Akkumulation von RAN Proteinen in J774.2 Zellen ergibt. Innerhalb der Zellen konnte eine deutliche Aktivierung des NLRP3 Pathways, welcher in der Ausschüttung von IL-1ß resultiert, demonstriert werden. Diese konnte durch selektive NLRP3 Inhibition nahezu vollständig annuliert werden. Eine Behandlung mit sowohl physiologischem als auch pathologischem Htt erbrachte keine zusätzliche NLRP3 Aktivierung im Verhältnis zur alleinigen Behandlung mit RAN Peptiden, gleichzeitig scheinen keine die NLRP3-Aktivierung aggravierenden Interaktionen zwischen den einzelnen RAN Peptiden zu bestehen. Die Behandlung mit RAN Peptiden wirkt sich nicht signifikant auf das Überleben von Mikroglia aus, allerdings kommt es zusätzlich zu NLRP3 zu einer Aktivierung verschiedener vor allem proinflammatorischer Pathways, die einer Vielzahl systemischer Antworten auf den Stimulus durch RAN zugrunde liegen dürften. Diese Erkenntnisse laden zu einer fortlaufenden Evaluation des proinflammatorischen Potentials von RAN Peptiden im Kontext komplexerer Systeme und im humanen Modell ein und zeigen einen Weg zur Therapie von HD mittels NLRP3 Inhibition.